用于检查压接质量的方法及设备与流程

本发明涉及一种用于检查压接质量的方法以及一种适用于执行该方法的设备。

压接时，借助成型模具将两个组件在压力作用下通过塑性变形而相互连接。这样就在导体与连接元件(诸如插头或套管)之间达成压接，即难以脱离的机械连接。

当建立压接时，对于压接的组件之间永久性稳定的机械和电连接，需要高质量的压接。低质量的压接尤其可能因压接坯件存在缺陷以及压接设备处的操作错误所致，例如错误调整的压接高度。

压接连接的质量保证通常通过测量压接深度、通过光学评估显微图像和/或通过监测压接期间的力/行程来实现。

背景技术：

wo2012/110310a1提出了上述监测压接期间的力/行程。压接坯料在此通过成型模具而塑性变形。尤其是，当成型模具返回时，测量成型模具施加于压接坯件上的力以及成型模具转移的距离。最大力的位置与首次无力的位置之间的距离变化用作压接坯件弹性恢复的指标。建议将该指标作为所制压接质量的衡量标准。

然而，为了可靠地使用该指标来保证质量，需要非常精确地测量距离变化，因此借助不利的复杂且昂贵的激光距离测量来进行行程测量。

德国专利商标局在本申请的优先权申请中引用了以下现有技术：ep0873582b1；grundlagender(压接技术基础—质量控制)；de102007063669a1；de4038658c2和de4337796a1。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种可靠且低成本的用于检查压接质量的方法以及适用于执行该方法的设备。本发明的目的尤其是提供一种用于检查尤其是车削的(gedrehten)接触套管和线缆的缩进压接质量以及尤其是四芯轴压接质量的方法。

本发明用以达成上述目的的解决方案为权利要求的特征。

本发明尤其是涉及一种用于检查具有预定压接高度的预定线缆与预定接触套管的压接的质量的方法v，其中通过使用传感系统来测量用于对压接单元和电子评估单元致动和/或施加压力的装置的力和行程，其中，在压接期间记录力/行程曲线并显示在屏幕上。

此外，将所记录的力/行程曲线与所存储的至少一个参考测量的参考模型进行比较，其中，参考模型具有限定公差范围的第一包络曲线和第二包络曲线。在此情形下，参考模型可以与力/行程曲线一起显示在屏幕上。借助下文描述的根据本发明的方法vm以适当方式建立参考模型。

执行力/行程曲线与参考模型的比较，其中，确定力/行程曲线是否处于公差范围内，并根据比较得出关于压接质量的结论。如果力/行程曲线明显偏离具有期望质量的压接的力/行程曲线，则该比较可以自动进行和/或也可以由操作员执行。

当力/行程曲线处于公差范围之内时，压接质量对应于预定期望质量，而当力/行程曲线至少部分地处于公差范围之外时，压接质量被否定。

通过有利地将所测得的压接的力/行程曲线与参考模型共同表示，允许操作员随时监控自动进行的比较。

根据尤其是自动比较力/行程曲线与参考模型，可以特别有利地导出尤其是对压接的定性误差分析。以此方式，可以识别误差原因，例如操作错误、材料缺乏以及尤其是所使用的压接设备的技术故障，并立即且低成本地对此进行纠正。在此情形下，定性误差分析可以通过使用所存储的关于错误压接的力/行程曲线评估的信息来执行。

在自动比较的情况下，可以有利地根据力/行程曲线执行定性分析以确定误差概率。例如，定性分析和尤其是自动分析可以取得以下结果：使用过大的压接坯件和过大的接触套管，或者当对线缆剥皮时或当将线缆引入接触套管时使线缆的绞线受损。分析结果可以以合适的方式且有利地与力/行程曲线一起显示在屏幕上。

除上述方法v之外，本发明还尤其涉及一种用于建立用于检查具有预定压接高度的预定线缆与预定接触套管的压接的质量的参考模型的方法vm，其中在该检查中通过使用传感系统来测量用于对压接单元和电子评估单元致动和/或施加压力的装置的力和行程，其中，在压接期间记录力/行程曲线并显示在屏幕上。

该方法vm尤其适用于建立用于上述本发明的方法v的参考模型。

就方法vm而言，在第一步骤中，执行接触套管与线缆的压接，记录压接的力/行程曲线并将其显示在屏幕上。在第二步骤中，由操作员通过目视察看和/或使用适用的测试工具来评估压接质量。例如，可以通过光学方式尤其是借助评定压接截面的显微图像或电阻测量来执行评估。

在肯定评估的具有预定质量的压接的情况下，在方法vm的第三步骤中，提供具有预定数目n的力/行程曲线的曲线簇中的力/行程曲线。通过这种措施可以有利地将例如因测量公差而彼此偏离的力/行程测量考虑在内。提供曲线簇就此特别适用于确定下述公差范围。

在第四步骤中，用另外的线缆和另外的接触套管重复上述方法vm的第一步骤、第二步骤和第三步骤，直至达到预定数目n的力/行程曲线。

一系列测试已经表明，使用上述方法v，尤其是在自动执行比较的情况下，预定数目n＝3提供了理想的压接结果。为了确定期望精度的公差范围，优选地，预定数目n>＝5以及特别优选n＝10适用于以合理的开销来建立参考模型。

考虑到预定数目n的力/行程曲线，可以在第五步骤中特别有利地提供上述公差范围。可以简单地确定第一包络曲线和第二包络曲线，它们限定力/行程曲线的曲线簇并且还定义公差范围。

这里，公差范围可以有利地设定为可随行程和/或力变化，据此可以特别精确地评定压接和表征压接的力/行程曲线。

在如上设定公差范围的情况下，还可以适当地考虑预定公差和/或预定质量和/或预定线缆和/或预定接触套管和/或预定压接高度和/或预定数目n。以此方式，可以特别准确地判定公差范围，还可以对其进行优化和个性化调适。

在第六步骤中，标绘或存储第一包络曲线和第二包络曲线和/或公差范围和/或数目n的力/行程曲线的曲线簇作为用于在上述方法v中使用的执行压接的参考模型。

在上述第六步骤中，可以将表征参考模型和/或压接的另外的数据与参考模型一起存储，其中，该数据包括时间戳和/或地址和/或所用压接设备的id信息和/或操作员的id信息和/或预定数目n和/或预定线缆和预定接触套管和/或关于评估错误压接的力/行程曲线的信息。

此外，至少从步骤一到步骤四，可以将方法vm的执行添加到已经完成执行方法vm的数目n中，并且/或者在步骤五中，也可以通过考虑数目n来判定公差范围，并且/或者上述表征参考模型和/或压接的存储的另外的数据包括数目n。对于数字n，尤其是除数字n之外还有利地提供了用于对参考模型进行分类的另外参数。

有利的是，使用上述方法v对参考模型进行更新和期望的个性化微调和/或优化。可以使用预定质量的力/行程曲线来更新参考模型，并且可以执行方法vm的步骤五和/或步骤六，其中，可以将执行压接添加到预定的数目n和/或数目n。在此情形下，可以自动地和/或在操作员的促使下执行更新。以此方式，有利地提供动态参考模型和/或动态包络曲线和/或动态公差范围。

上述方法v和vm适当地借助可在电子评估单元上设置的软件程序来提供。方法v和vm可以特别有利地仅仅借助软件程序来提供，其中，方法v和vm共同使用软件程序的多个例程。在此情形下，操作员可以适当地选择分别适用于方法v和/或vm的软件程序的运行模式。

以此方式，可以特别简单且有利地使用参考模型，也创造了以个性化的适当方式动态地调适和优化参考模型的可能性。

在方法v和vm中，特别有利地使用配备有霍尔传感器的位置发射器来进行行程测量，而适当地使用至少一个压电传感器来进行力测量。为了获得期望的测量精度，传感器还有利地构造且布置为使得它们测量用于对压接单元致动和/或施加压力的装置的行程和力。

霍尔传感器和压电传感器可以相对更具成本效益地获得期望的测量精度。

本发明尤其是还涉及一种用于检查具有预定压接高度的预定线缆与预定接触套管的压接的质量的压接设备，其中通过使用传感系统来测量用于致动压接单元和电子评估单元的装置的力和行程，其中，在压接期间记录力/行程曲线并显示在屏幕上。

有利地，特别适用于压合线缆与尤其是车削的接触套管的压接单元可以是缩进型压接单元，例如双芯轴压接单元，特别优选四芯轴压接单元。

作为用于致动压接单元的装置，压接设备适当地包括带有气缸和活塞的气动压力装置，其经由杠杆与压接单元操作连接。可以简单地在气缸处设置上述位置发射器来进行行程测量，并且可以在气缸和/或杠杆的至少一个附件处设置至少一个上述压电传感器来进行力测量。

设置调整机构来调整预定压接高度，据此压接设备适用于各种应用。另外，压接设备可以具有剥离装置，其可以设置在压接单元处。

据此，压接设备适当地配置为执行上述方法v和vm。

如上所述，方法v和vm可以借助可在压接设备的电子评估单元上设置的软件程序来提供。

电子评估单元可以尤其配置为评估力和行程测量，以尤其也自动地将力/行程曲线与参考模型进行比较，和/或使用关于其概率的信息进行定性误差分析以及控制屏幕。电子评估单元还可以具有基于线缆和/或无线信号和/或数据技术连接的接口。以此方式，压接设备可以联网，据此可以由方法v和vm将预定的压接错误消息发送到外部装置。例如，可以将上述这种错误消息发送到维修技术人员的移动电话，据此提供了有利地即时维护压接单元的可能性。

为了便于操作，屏幕可以适当为触摸屏式屏幕。

适当地，还可以使用借助方法vm建立的上述参考模型以利用第一上述压接设备通过方法v来监控压接质量，其中，使用第二压接设备来建立参考模型。

通过上述使用方法v和/或方法vm来更新参考模型，在此有利地，尤其是也可以将参考模型动态地调适和/或优化到第一压接设备的特性。以此方式，利用方法v和vm创造了以特别有效且具成本效益的方式优化调整压接设备的可能性。另外，可以在压接设备运行时以高度自动化的方式优化压接设备的调整。

本发明的有利实施方式参阅从属权利要求和/或下述内容。

附图说明

在附图中示出以及下文详细说明本发明的实施例。图中：

图1a示出根据本发明一实施方式具有压接单元的压接设备的示意图；

图1b示出图1a中的压接单元的细节放大图；

图1c示出图1a和图1b中的压接单元的放大芯轴；

图1d示出脱开和彼此压接的线缆与接触套管；

图2a示出根据本发明一实施方式的压接的力/行程曲线；

图2b示出旨在用于压接设有线缆的接触套管的截面图；

图2c至图2f分别示出图2b中接触套管与线缆的压接在不同压接阶段的截面的显微图像；

图3a示出处于静止位置的图1a中的压接单元连同旨在用于压接布置的接触套管和线缆的进一步放大图；

图3b示出处于第一位置的图3a中的压接单元；

图3c示出处于另一位置的图3a和图3b中的压接单元；

图4a示出根据本发明一实施方式的另外的压接的力/行程曲线连同参考模型的两条包络曲线；

图4b示出根据本发明一实施方式的用于检查压接质量的参考模型；以及

图5示出用于建立图4b中的参考模型的方法的示意流程图。

这些附图包含部分简化示意图。在一定程度上，相同的附图标记用于相同的元件，但也可能用于不同的元件。相同元件的不同视图可以按不同比例缩放。为了简明清楚起见，附图中仅相同或相似的元件标有附图标记。

具体实施方式

图1a示出根据本发明一实施方式的压接设备1的示意图，且图1d示出分别脱开和彼此压接的线缆4与接触套管3。该接触套管3是车削的接触套管3。

压接设备1是缩进型压接设备，尤其是四芯轴压接设备，其具有包括四个芯轴20的压接单元2，特别适用于压合剥皮的单芯线缆4与车削的接触套管3。

为了致动压接单元2，压接设备1包括带有气缸10和活塞11的气动压力装置，其经由杠杆130与压接单元2操作连接。设置适用的调整机构12来调整预定压接高度。

当通过将尤其是车削的接触套管3与线缆4压合而进行压接时，将接触套管3与位于其中的线缆4的绞线按预期引入到压接单元2中，并且借助压力装置致动压接单元2并对其施加压力。借助压力装置的竖直运动和竖直作用力f而使耦接到压接单元2的杠杆130枢转。压接单元2和杠杆130在此构造且布置为使得芯轴20在枢转期间彼此相向地从它们的静止位置p0移开或进入到它们的静止位置p0，下面参照图1b对此予以描述。在此情形下，芯轴20的尖端均位于同心圆上，下面参照图3a、图3b和图3c对此予以描述。

压接设备1适当地配置为检查预定线缆4与预定接触套管3压接的质量，为此具有行程传感器13和至少一个力传感器14。适当地，行程传感器13可以为具有霍尔传感器的位置发射器并设置在压力装置的气缸10处。适当地，力传感器14可以为压电传感器14并布置于杠杆130处，和/或可以为设置于气缸10的附件处的至少一个压电传感器。压电传感器在此各自测量杠杆130致动期间的应力或应变或者作用于活塞11的压力的反作用力，该反作用力作用于气缸10。

传感系统13、14以信号和/或数据技术连接到电子评估单元5。电子评估单元5控制屏幕50并在屏幕50上显示使用来自传感器13、14的信号所记录的压接的力/行程曲线g连同其他信息。下面参照图2a描述力/行程曲线g的示例。

图1b示出压接单元2的细节放大图，图1c示出图1a和图1b中的压接单元的放大芯轴20。为了清楚起见，图1b中未示出杠杆130上的力传感器14。

压接单元2具有圆柱形导引件，四个芯轴20以能径向移动的方式安置于该圆柱形导引件中。芯轴10的尖端朝向彼此定向。杠杆130以能轴向枢转或旋转的方式安置于圆柱形导引件上，并具有与芯轴20自圆柱形导引件突出的头部协同作用的内轮廓。当杠杆130枢转时，芯轴20的尖端在圆柱形导引件的轴线或杠杆130的枢转轴线的方向上彼此相向或彼此背离地移动。在压接期间，通过沿圆柱形导引件的轴线致动杠杆130将设有线缆4的接触套管3与线缆4压合。

下面还参照图3a、图3b和图3c描述压接单元2与其芯轴20。

具有上述特征的压接设备1适用于执行前文和下文尤其还参照图5描述的方法v和vm。

图2a示出根据本发明一实施方式借助图1a中的压接设备1对图1d中的接触套管3与线缆4执行的压接的力/行程曲线g。

在压接期间，压接单元2的芯轴20从它们的静止位置p0移动到另外的位置p1至p5，其中，芯轴20的尖端均布置于同心圆上。在此情形下，由传感系统13、14测量由力/行程曲线g表示的行程x和力f。位置p1至p5分别对应于芯轴20的位置p1至p5并分别对应于传感器13测量的行程x。

图3a示出处于静止位置p0的图1a中的压接单元2连同按预期压接布置于压接单元2中的接触套管3与线缆4的放大图。压接单元2的芯轴20的尖端在此与接触套管3同心布置。

芯轴20在此采用恒定力f从位置p0转移到位置p1。与此相应地，力/行程曲线g在芯轴20的位置p0与位置p1之间的第一区域p0-p1中的进程也恒定。在位置p1，压接单元2的芯轴20触及接触套管3的表面。图3b中示意性示出芯轴20的这个位置p1。

图2b示出按预期压接设有线缆4的接触套管3的截面相比于图3a的细节放大图。除线缆4的绞线的单根线40之外，接触套管30的内腔还具有未被绞线的单根线40占据的空腔。接触套管3完好无损，且其状态对应于图3a和图3b中的接触套管3在力/行程曲线g的压接区域p0-p1中的状态。

在力/行程曲线g的进一步进程中，力f从芯轴20的位置p1到位置p2近似线性增大，其中，在该区域p1-p2中，接触套管3发生弹性变形。在此情形下，线缆4的绞线的单根线40与相对较小的空腔一起布置于接触套管3中，这一点参阅图2c中区域p1-p2的接触套管3的显微图像。

随之是力/行程曲线g从芯轴20的位置p2到位置p3的相对平缓的进程，其中，在区域p2-p3中发生接触套管3的初步不可逆变形。在该区域p2-p3中，接触套管3中可用于绞线的空间明显变窄，从而除绞线的单根线40之外还存在相对较小的空腔。接触套管3和绞线的这种状态参阅图2d中区域p2-p3的接触套管的显微图像。

在力/行程曲线g的进一步进程中，其从芯轴20的位置p3到位置p4又采取较陡的进程，在区域p3-p4中除了绞线的弹性变形之外还发生接触套管3的进一步不可逆变形，绞线几乎完全占据接触套管3中可用的空间。接触套管3和绞线的这种状态参阅图2e中区域p3-p4的接触套管3的显微图像，其中仅可看出绞线的少数单根线40而几乎无空腔。

随之是力/行程曲线g从芯轴20的位置p4到位置p5的又相对平缓的进程，其中，在区域p4-p5中除了接触套管3的进一步不可逆变形之外还发生绞线的非弹性变形。在该区域p4-p5中，绞线完全填满接触套管3中的可用空间。接触套管3和绞线的这种状态参阅图2f中区域p4-p5的接触套管3的显微图像，其中看不到绞线的单根线40并且除绞线外无空腔。

图2f示出具有期望的预定质量的压接的显微图像，其中看不到单根线40或接触套管3中例如因非期望的材料缺乏而出现的裂纹。

图3c为此示出压接单元2的芯轴20，其处于与力/行程曲线g的位置p5相对应的芯轴20的位置p5，其中，芯轴20的尖端布置于圆上，该圆的直径h对应于压接高度h。

在使用应变传感器的情况下，图2a中的力/行程曲线g的力f在该位置p5处骤升，达到其最大值后再下降。上述力/行程曲线g适用于在前述的根据本发明的方法v中与下文参照图4a和图4b描述的参考模型m共同显示，并适用于检查力/行程曲线g是否处于参考模型m的公差范围t之内，该公差范围t由两条包络曲线gh来限定。

图4a示出根据本发明一实施方式另外的压接的力/行程曲线g、g3和g4连同参考模型m的两条包络曲线gh，而图4b示出用于检查图4a中压接的质量的参考模型m但未示出力/行程曲线g、g3和g4。

两条包络曲线gh在图4a中均用点划线表示并限定具有预定分散行为(streuverhalten)的参考曲线g的曲线簇的公差范围t。公差范围t在包络曲线gh的进程中变化，并例如在压接单元2的芯轴20刚好触及接触套管3的位置p1处相比在接触套管3发生不可逆变形的位置p2处更窄。

图4a中的力/行程曲线g用实线表示，并在其从芯轴20的位置p0到位置p5的整个进程中位于包络曲线gh之间，且对应于具有预定的期望质量的接触套管3与线缆4的压接。

图4a中的力/行程曲线g3用虚线表示，并几乎完全在两条包络曲线gh上方延伸。力/行程曲线g3对应于过大接触套管3的压接，其远在为触及接触套管3所设的位置p1之前就被压接单元2的芯轴20接触并发生弹性变形。因此，力/行程曲线g3的力进程f直到位置p2远高于公差范围t。

在力/行程曲线g3的压接期间，除曲线g3和gh之外还可以在压接设备1的屏幕50上显示压接因错误的大的接触套管3而具有不期望的质量的信息。另外，可以利用前述的根据本发明的方法v根据力/行程曲线g3的进程计算出存在上述误差的概率，并且还将其显示在屏幕50上。

图4a中的力/行程曲线g4也用虚线表示，并首先在两条包络曲线gh指定的公差范围t内延伸。有别于力/行程曲线g3，力/行程曲线g4对应于正确的接触套管3与具有过小绞线和/或过少单根线40的过小线缆4的压接。由于绞线40过小或单根线40过少，力进程f大致从上文参照图2a描述的芯轴20的位置p3开始位于正确的力进程f下方，并位于由两条包络曲线gh指定的公差范围t之外。

在力/行程曲线g4的压接期间，除曲线g4和gh之外还可以在压接设备140的屏幕50上显示压接因错误的小的线缆4(其绞线具有过少的单根线40)而具有不期望的质量的信息。另外，可以利用前述的根据本发明的方法v根据力/行程曲线g4的进程计算出存在上述误差的概率，并且还将其显示在屏幕50上。

如上文参照图2a所述，图4b中的参考模型m适用于在前述的方法v中使用来共同表示和/或自动比较待测试压接的力/行程曲线。

图5示出用于建立图4b中具有预定压接高度h的预定线缆4与预定接触套管3的压接的参考模型m的方法vm的示意性流程图，其使用图1a中具有上述传感系统13、14和电子评估单元5的压接设备1，其中，在压接期间记录并在屏幕50上显示力/行程曲线g、g3、g4。方法vm尤其是包括以下步骤s1至s6。

在第一步骤s1中，执行压接，并且记录并在屏幕50上显示压接的力/行程曲线g、g3、g4。

在第二步骤s2中，由操作员通过目视察看和/或使用适用的测试工具来执行压接质量的评估。例如，可以通过光学方式尤其是借助评定根据例如图2f所示的压接截面的显微图像来执行评估。

在第三步骤s3中，对于具有预定数目n的力/行程曲线g的力/行程曲线g的曲线簇，使用正面评估的具有预定质量的压接的力/行程曲线g。

在第四步骤s4中，使用另外的线缆4和另外的接触套管3重复上述第一步骤、第二步骤和第三步骤，直至达到预定数目n。

在第五步骤s5中，借助设定第一包络曲线和第二包络曲线gh(它们限定力/行程曲线g的曲线簇)，确定公差范围t，该公差范围具有预定公差和/或考虑了预定质量和/或预定线缆4和/或预定接触套管3和/或预定压接高度h和/或预定数目n。

在第六步骤s6中，记录第一包络曲线和第二包络曲线gh和/或公差范围t和/或n条力/行程曲线g的曲线簇作为根据图4b所示的参考模型m，以用于前述根据本发明的方法v。

在第六步骤s6中，可以将表征参考模型m和/或压接的另外的数据与参考模型m一起存储，其中，该数据包括时间戳和/或地址和/或所用压接设备的id信息和/或操作员的id信息和/或预定数目n和/或预定线缆4和/或预定接触套管3和/或预定压接高度h和/或关于评估错误压接的力/行程曲线g3、g4的信息。

此外，至少从步骤s1到步骤s4，可以将方法vm的执行添加到已经完成的方法vm的执行的数目n中。在步骤s5中，还可以尤其是考虑到数目n和/或表征参考模型m和/或压接的记录的另外的数据来确定公差范围t。

上文参照图5描述的方法vm可以借助软件程序来提供，该软件程序可以在电子评估单元上设置并构造为也可用于前述的方法v。在此情形下，方法v和vm可以共同使用软件程序的多个例程。在此情形下，操作员可以适当地选择分别适用于方法v和/或vm的软件程序的运行模式。

前述的方法v可以特别有利地用于对参考模型m的更新和期望的个性化微调和/或优化。可以使用具有预定期望质量的压接的力/行程曲线g来更新参考模型m，并且可以执行方法vm的步骤s5和/或s6，和/或可以将借助方法v执行压接添加到预定的数目n和/或数目n。在此可以自动地和/或在操作员的促使下执行更新，其中，例如可以从软件程序适用于方法v的运行模式切换到适用于方法vm的运行模式。以此方式，能够提供有利的动态参考模型m和/或动态包络曲线gfi。

尽管图中以组合方式示出本发明的各个方面或特征，但本领域技术人员将清楚理解所图示和所讨论的组合并非唯一可行的组合，除非另作说明。尤其是不同实施例中相互对应的单元或特征整体可以互换。

附图标记列表

1压接设备

10气缸

11活塞

12调整机构

13行程传感器

130杠杆

14力传感器

2压接单元

20芯轴

3接触套管

4线缆

40单根线

5电子评估单元

50屏幕

f力

x行程

h压接高度

t公差范围

v、vm方法

m参考模型

n、n数目

g、gh、g3、g4曲线

p0、p1、p2、p3、p4、p5、p6位置

s1、s2、s3、s4、s5、s6步骤。